Лабораторная работа №8

Тема: Ознакомление с принципом действия дифференциальной защиты трансформатора.

Цель работы: ознакомление с особенностями выполнения и принципом действия дифференциальной защиты силового трансформатора.

В результате выполнения лабораторной работы студент должен:

знать:

- виды повреждений трансформатора;

- устройство дифференциальной защиты трансформатора;

- принцип действия защиты;

уметь и иметь навык:

- чтения схемы РЗ.

Используемое оборудование: лабораторный стенд № 8, на котором размещены дифференциальная защита трансформатора, сигнальные лампы, питание стенда осуществляется через автоматический выключатель.

Теоретический материал

Дифференциальная защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов при повреждениях обмоток, вводов и ошиновки.

Для выполнения дифференциальной защиты трансформатора устанавливаются трансформаторы тока (ТА) со стороны всех его обмоток. Вторичные обмотки ТА соединяются в дифференциальную схему, и параллельно к ним подключается токовое реле (рисунок 1).

Принцип действия защиты основан на сравнении тока по величине и фазе в начале и конце защищаемого участка.

В нормальном режиме работы и при внешнем к.з. (рисунок 1, а) токи I₁ и I₂ во вторичных обмотках ТА равны по величине и имеют одинаковое направление, и в реле, включенном на разность токов, будут вычитаться, т.е.

I_р =I₁ – I₂ = 0;

защита не действует.

32

При повреждении в зоне действия защиты (рисунок 1, б) токи I₁ и I₂ во вторичных обмотках ТА направлены встречно (в разные стороны), и в реле, включенном на разность токов, будут суммироваться, т.е.

I_р =I₁ + I₂ ≠ 0;

Защита сработает, если ток в реле будет больше тока срабатывания реле (уставки), и отключит поврежденный участок.

Источник питания

ТА1 ТА1

I₁ I₁ КА I₁ I₁ КА

Т Т

I_р=0 I_р=I₁+ I₂

I₂ I₂ I₂ I₂

ТА2 ТА2

нагрузка

а) б)

Рисунок 1- схема дифференциальной защиты трансформатора.

Вследствие несовпадения характеристик ТА вторичные токи неравны I₁ ≠ I₂ и поэтому в реле проходит ток небаланса, т.е.

I_р =I₁ – I₂ =I_р.нб;

Для того чтобы дифференциальная защита не подействовала от тока небаланса, ее ток срабатывания должен быть больше этого тока, т.е.

I_р = I₁ +I₂ =I_к /К_I;

Таким образом, при к.з. в зоне дифференциальной защиты в реле проходит полный ток к.з., деленный на коэффициент трансформации трансформаторов тока.

На выполнение дифференциальной защиты влияют следующие особенности:

- наличие намагничивающего тока, проходящего только со стороны источника питания, который в нормальном режиме составляет примерно

33

1 – 5% номинального тока трансформатора и вызывает некоторое увеличение тока небаланса.

Для предотвращения ложного срабатывания защиты от броска намагничивающего тока ток срабатывания дифференциальной защиты должен быть больше максимального значения намагничивающего тока, т.е.

I_с.з. = k_н *I_нам.max.;

Ток намагничивания зависит от конструкции трансформатора, момента его включения под напряжение и др.

- неравенство вторичных токов и разнотипность трансформаторов тока. Поскольку у трансформаторов токи со стороны обмоток высшего, среднего и низшего напряжений не равны, трансформаторы тока, выбираемые по номинальным токам обмоток, имеют разные коэффициенты трансформации и различное конструктивное выполнение. Вследствие этого они имеют различные характеристики и погрешности, что также увеличивает токи небаланса.

Для снижения тока небаланса, вызванного неравенством вторичных токов ТА дифференциальной защиты, производится выравнивание этих токов путем включения специальных промежуточных автотрансформаторов тока или путем использования уравнительных обмоток дифференциальных реле.

- неодинаковые схемы соединения обмоток трансформаторов. Например, при схеме соединения обмоток «звезда» - «треугольник» токи со стороны обмотки, соединенной в «звезду» и токи со стороны обмотки, соединенной в «треугольник», оказываются сдвинутыми относительно друг друга на некоторый угол. Угловой сдвиг токов создает большие токи небаланса в реле дифференциальной защиты. Поэтому при выполнении дифференциальной защиты трансформаторов производится компенсация углового сдвига вторичных токов путем специального соединения вторичных обмоток ТА. Вторичные обмотки ТА1, установленных со стороны обмотки ВН трансформатора, соединенной в схему «звезды», соединяются в такой же «треугольник», как и обмотка НН трансформатора, а вторичные обмотки ТА2, установленных со стороны обмотки НН трансформатора, соединенной в схему «треугольника», соединяются в такую же «звезду», как и обмотка ВН трансформатора.

- наличие токов небаланса в схеме дифференциальной защиты из-за погрешностей ТА, вследствие изменения коэффициента трансформации защищаемого трансформатора при регулировании напряжения и неточного выравнивания вторичных токов. После расчета суммарного тока небаланса производится уточнение ранее выбранного тока срабатывания защиты.

34

Порядок выполнения работы:

1 Повторить теоретический материал;

2 произвести проверку действия дифзащиты трансформатора;

2.1 с помощью ключей управления КУ-1 и КУ -2 включить трансформатор в работу; в момент включения замерить с помощью миллиамперметра величину тока небаланса в нулевом проводе защиты;

2.2 с помощью ключа «КЗ» создать в цепи внешнее короткое замыкание (точка к-2). Проследить и объяснить действие защиты;

2.3 создать режим короткого замыкания в трансформаторе (точка к-1). Проследить и объяснить действие защиты;

2.4 вернуть схему в исходное положение, отключив выключатели В-1 и В-2.

3 Составить отчет.

4 Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1На чем основан принцип действия дифзащиты трансформатора?

2 Причины появления тока небаланса в дифзащите трансформатора, способы их уменьшения.

3 Как производится отстройка защиты с реле РНТ-565 от бросков намагничивающего тока?

4 Особенности выполнения дифзащиты трансформатора.

5 Объяснить устройство реле РНТ-565.

6 Объяснить устройство реле ДЗТ-21.

35